JP2990587B2 - 地盤改良装置の攪拌機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置により回
転させられる掘削軸の下端に削孔刃体を備えた地盤改良
装置の攪拌機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、杭打機、あるいは油圧ショベ
ル等の建設機械に装着された掘削軸下端部の攪拌機を回
転させ、地盤に垂直孔を掘削すると共に、掘削軸から固
化材を吐出し、攪拌機により掘削土と固化材とを攪拌・
混練することによって地盤の改良を行なう、地盤改良装
置は当業者には広く知られ、実用に供されている。

【０００３】地盤改良装置には前記したように攪拌機が
備えられているが、この攪拌機は、一般に、駆動装置に
より回転させられる掘削軸と、この掘削軸の下端に装着
された削孔刃体と、掘削軸の削孔刃体より上方に取り付
けられた攪拌翼とを備えている（例えば、特公平３−４
０１６６号公報、実開平５−６１２２５号公報参照）。

【０００４】この種の攪拌機において、掘削軸の下端に
装着された削孔刃体は、掘削軸から半径方向の相反する
外方に同じ長さだけ延出するよう羽根状に構成され、そ
の下端に掘削刃が櫛状に形成され、あるいは配設されて
いる。削孔刃体の先端の各々は実質上同じ回転半径を有
している。攪拌翼の回転半径は、削孔刃体のそれと略同
一に規定されている。地盤に掘削される垂直孔の直径
は、削孔刃体の回転半径の大きさにより決定される。な
お、掘削軸には、固化材の供給流路を規定する縦孔が形
成され、下端部には吐出口が形成されている。

【０００５】地盤改良作業を行なう際には、駆動装置に
よって、掘削軸を回転させながら攪拌機を降下させて地
盤に貫入させ、攪拌機の最下端にある削孔刃体により所
定深さまで地盤を掘削して垂直孔を形成する。この間、
掘削軸の下端部の吐出口からは固化材が吐出され、前記
攪拌翼によって掘削土と固化材が攪拌・混練される。次
いで掘削軸を前記と逆方向に回転させながら攪拌機を垂
直孔から引き抜く。以上により地盤中には強固な改良柱
体が造成される。

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】前記したように、垂直孔の掘削は攪拌機の
最下端に設けられた削孔刃体により遂行され、掘削土と
固化材との攪拌は主として攪拌翼により遂行されるので
あるが、前記したとおり、削孔刃体及び攪拌翼の回転半
径はそれぞれ略同じであり、かつ削孔刃体及び攪拌翼は
何れも鋼材等の剛体により形成されている。このことに
起因して、前記従来の攪拌機は、次の問題を有してい
る。

【０００７】すなわち、地盤改良を行なうに際して、コ
ンクリート製地下構造体のような既設構造物あるいは山
留め用の鋼矢板等の構造物が存在する場合には、掘進時
に削孔刃体及び攪拌翼が構造物に接触するのを避けるた
め、垂直孔と構造物との間に所定のクリアランスを設定
しなければならなかった。その結果、造成された改良柱
体と構造物との間に前記クリアランスに相当する未改良
土が残存してしまい、改良柱体と構造物との一体性が損
なわれることとなる。これらの一体性を確保するために
は何らかの間詰め施工が必要となるので、地盤改良のた
めの施工工程が増加し、したがって施工時間が長くなる
と共に施工費用がアップする。

【０００８】本発明は前記事実に基づいてなされたもの
で、その目的は、施工工程を増加することなく改良柱体
と構造物との一体性を確保することができる、改良され
た地盤改良装置の攪拌機を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によれば、駆動装置により回転させられる掘
削軸と、該掘削軸の下端に装着され実質上同じ回転半径
を有する二つの先端を含む削孔刃体と、該掘削軸の該削
孔刃体より上方に取り付けられた攪拌翼とを備えた地盤
改良装置の攪拌機において、該削孔刃体の該先端の各々
の近傍には弾性を有するかき落とし部材が離脱自在に装
着され、該かき落とし部材の各々は対応する該先端から
半径方向外方に実質上同じ長さだけ延出している、こと
を特徴とする地盤改良装置の攪拌機、が提供される。

【００１０】本発明による地盤改良装置の攪拌機におい
ては、削孔刃体の先端の各々の近傍には弾性を有するか
き落とし部材が着脱自在に装着されている。かき落とし
部材の各々は対応する、削孔刃体の先端から、半径方向
外方に実質上同じ長さだけ延出している。かき落とし部
材の各々の先端により規定される回転半径は、すなわち
攪拌機の最大回転半径となり、削孔刃体及び攪拌翼の回
転半径より大きい。これらの回転半径の差は、かき落と
し部材の各々が削孔刃体の対応する先端から半径方向外
方に延出する長さに相当する。地盤改良装置の据え付け
を行なうに際して、構造物が存在する場合には、かき落
とし部材の各々の先端が回転により該構造物に略接する
程度に接近させて、掘削軸の掘削位置（軸心位置）を規
定する。この位置決めにより、回転時における削孔刃体
及び攪拌翼の半径方向の各先端と該構造物との間に、略
前記回転半径の差に相当するクリアランスが確保され
る。

【００１１】掘削軸を以上のように位置決めした後、掘
削軸を回転させながら攪拌機を降下させて地盤に貫入さ
せる。地盤は、先ず、掘削軸の最下端にある削孔刃体に
より所定の回転半径を有する垂直孔が掘削され、続いて
削孔刃体に装着されたかき落とし部材の各々により、垂
直孔の内周面がかき落とされる。その結果、略、かき落
とし部材の各々の先端により規定される回転半径を有す
る垂直孔が形成される。かき落とし部材の各々は弾性を
有するので、構造物に当接しても弾性的に変形して逃
げ、構造物を損傷することはない。かき落とし部材の各
々は、掘削する地盤より硬く掘削可能であるが、剛体で
はなく、変形後、可能な限り元の形状に復元しうるよう
な弾性を有する部材から構成されることが重要である。
この構成により、剛体である削孔刃体により掘削された
垂直孔を、構造物を損傷することなく、二次的にその径
を拡大しながらかき落とす形態で掘削することが可能と
なる。かき落とされた土は造成しつつある改良柱体の中
に取り込まれる。

【００１２】このようにして所定深さまで地盤を掘削し
て垂直孔を形成する。この間、掘削軸の下端部の吐出口
からは固化材が吐出され、前記攪拌翼によって掘削土と
固化材が攪拌・混練される。回転する削孔刃体及び攪拌
翼の各先端と構造物との間には前記クリアランスが保持
されるので、構造物との干渉は回避される。次いで掘削
軸を前記と逆方向に回転させながら攪拌機を垂直孔から
引き抜く。以上により地盤中には強固な改良柱体が造成
される。この改良柱体の外周部の一部は前記構造物に接
合され、一体化されるので、従来のように、構造物と改
良柱体との間に間詰め等の補足的施工を遂行する必要は
ない。したがって、本発明による攪拌機によれば、施工
工程を増加することなく改良柱体と構造物との一体性を
確保することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を参照して本発
明の実施の形態について説明する。なお、図１〜図５に
おいて同一部分は同一符号で示してある。図１を参照し
て、２は地盤改良装置、４はリーダであって、杭打機６
の前部に直立して設けられている。８は駆動装置であっ
て、リーダ４の頂部にワイヤ１０により昇降自在に吊り
下げられている。１２は掘削軸であって、その上端は駆
動装置８に連結され、下端には、本発明に従って構成さ
れた攪拌機１４が連結されている。１６は掘削軸１２の
ための振れ止めであって、リーダ４の下端部に装着され
ている。Ｇは地盤、１８は攪拌機１４により掘削された
垂直孔、１９は地盤Ｇに既設されたコンクリート製の構
造物をそれぞれ示している。駆動装置８は、図示しない
油圧モータにより、掘削軸１２を回転させることができ
るよう構成されている。図示はされていないが、掘削軸
１２にはその上端から下端にわたって固化材供給流路が
形成されている。この流路には、掘削軸１２の上端に設
けられた図示しないスイベルジョイントを介して固化材
が供給され、掘削軸１２の下端に設けられた図示しない
吐出口から吐出されるよう構成されている。前記地盤改
良装置２は、以下に説明する攪拌機１４を除き、当業者
には周知の構成からなるので、詳細な説明は省略する。

【００１４】次に、地盤改良装置２に適用されている、
本発明に従って構成された攪拌機１４の実施の形態につ
いて説明する。図２及び図３を参照して、２０は掘削軸
１２の下端に装着された掘削刃体、２２及び２４は、掘
削軸１２の、削孔刃体２０より上方に取り付けられたそ
れぞれ一対の攪拌翼である。攪拌翼２２の各々及び攪拌
翼２４の各々は、それぞれ、掘削軸１２の外周面から互
いに反対方向にかつ水平に延出するよう、それぞれの一
端が該外周面に固定されている。掘削刃体２０は、掘削
軸１２から半径方向外方に相反する方向に延出するよう
構成され、その下端に複数個の掘削刃が櫛状に形成され
ている。掘削刃体２０の半径方向外方の二つの先端２０
ａは実質上同じ回転半径を有している（掘削刃体２０の
軸線から各先端２０ａまでの長さが実質上同一であ
る）。攪拌翼２２の各々及び攪拌翼２４の各々の最大回
転半径も掘削刃体２０のそれと実質上同一に規定されて
いる。攪拌機１４の貫入時（掘削時）には、掘削軸１２
は、駆動装置８によって図２の上方から見て時計方向に
回転駆動され、引抜き時には反時計方向に回転駆動され
る。

【００１５】削孔刃体２０の先端２０ａの各々の近傍に
は、弾性を有するかき落とし部材３０が、押さえ金具３
２を介してボルトＢ及びナットＮにより離脱自在に装着
されている。かき落とし部材３０の各々は対応する先端
２０ａから半径方向外方に実質上同じ長さだけ延出して
いる。各押さえ金具３２は、実質上同一の構成をなし、
削孔刃体２０に面した側（図３の右側）及び削孔刃体２
０の先端２０ａ側（図２の左右側）がそれぞれ開放され
た箱型をなしている。かき落とし部材３０の各々の一部
分は、対応する押さえ金具３２と削孔刃体２０に囲まれ
た空間内に押さえ込まれる形態で収納され、他の部分
は、それぞれ対応する先端２０ａ側から半径方向外方に
一定の長さだけ延出するよう位置付けられ、ボルトＢ及
びナットＮにより抜け出ないよう装着される。

【００１６】かき落とし部材３０の各々は、この実施の
形態では、細い鋼線（ワイヤ）をより合わせてなる「よ
り線」３０ａを複数本（この実施の形態では８本）、束
ねることにより構成されている。より線３０ａは、例え
ば、直径１ｍｍのワイヤを複数本より合わせた直径１６
〜１８ｍｍのより線を、所定の長さに切断することによ
り形成される。

【００１７】次に、図１、図２、図４及び図５を参照し
て、以上のように構成された攪拌機１４を備えた地盤改
良装置２の作用について説明する。なお、前記構成から
明らかなように、かき落とし部材３０の各々の先端３０
ｂにより規定される回転半径Ｒは、すなわち攪拌機１４
の最大回転半径となり、削孔刃体２０及び攪拌翼１４の
回転半径ｒより大きい。これらの回転半径の差Ｃは、か
き落とし部材３０の各々が削孔刃体２０の対応する先端
２０ａから半径方向外方に延出する長さＬに相当する。
先ず、地盤改良装置２は所定の位置に移動させられ、据
え付けが行なわれる。地盤改良装置２の据え付けを行な
うに際して、構造物１９が存在する場合には、かき落と
し部材３０の各々の先端３０ｂが回転により構造物１９
に略接する程度に接近させて、掘削軸１２の掘削位置
（軸心位置）を規定する。この位置決めにより、回転時
における削孔刃体２０及び攪拌翼２２、２４の半径方向
の各先端と構造物１９との間に、略前記回転半径Ｒとｒ
との差Ｃに相当するクリアランスが設定される。

【００１８】掘削軸１２を以上のように位置決めした
後、掘削軸を時計方向に回転させながら攪拌機１４を降
下させて地盤Ｇに貫入させる。地盤Ｇは、先ず、掘削軸
１２の最下端にある削孔刃体２０により所定の回転半径
ｒを有する垂直孔１８ａが掘削され、続いて削孔刃体２
０に装着されたかき落とし部材３０の各々により、垂直
孔１８ａの内周面がかき落とされる。その結果、かき落
とし部材３０の各々の先端３０ｂにより規定される回転
半径Ｒを有する垂直孔１８が形成される。かき落とし部
材３０の各々は弾性を有するので、構造物１９に当接し
ても弾性的に変形して逃げ、構造物１９を損傷すること
はない。かき落とし部材３０の各々は、掘削する地盤Ｇ
より硬く掘削（かき落とし）可能であるが、剛体ではな
く、変形後、可能な限り元の形状に復元しうるよう、弾
性を有する部材から構成されることが重要である。この
構成により、剛体である削孔刃体２０により掘削された
垂直孔１８ａを、構造物１９を損傷することなく、二次
的にその径ｒを径Ｒに拡大しながらかき落とす形態で垂
直孔１８を掘削することが可能となる。

【００１９】このようにして所定深さまで地盤Ｇを掘削
して垂直孔１８を形成する。この間、掘削軸１２の下端
部の吐出口からは固化材が吐出され、前記攪拌翼２２、
２４によって掘削土と固化材が攪拌・混練される。回転
する削孔刃体２０及び攪拌翼２２、２４の各先端と構造
物１９との間には前記クリアランスＣが保持されるの
で、構造物１９との干渉は回避される。次いで掘削軸１
２を前記と逆の反時計方向に回転させながら攪拌機１４
を垂直孔１８から引き抜く。以上により地盤Ｇ中には強
固な改良柱体４０が造成される。この改良柱体４０の外
周部の一部は前記構造物１９に接合され、一体化され
る。

【００２０】以上、本発明に従って構成された地盤改良
装置の攪拌機の実施の形態について説明したが、本発明
は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
範囲を逸脱することなく種々の変形あるいは修正が可能
である。例えば、かき落とし部材３０としては、弾性を
有する合成樹脂製の部材（一例として、アクリル板）、
硬質ゴム等、前記条件を満たすものであれば、適宜選択
することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に従って構成された地盤改良装置
の攪拌機によれば、施工工程を増加することなく改良柱
体と構造物との一体性を確保することができる。本発明
は、削孔刃体にかき落とし部材を装着することにより容
易に実施できるので、構成が簡単であり、低コストで実
用化可能である。かき落とし部材は離脱自在に装着され
ているので、永久変形、磨耗等による交換も容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に従って構成された攪拌機の一
実施の形態を備えた地盤改良装置の側面概略図。

【図２】図１に示す攪拌機の拡大側面図。

【図３】図２のＡ矢視図。

【図４】本発明の実施により造成された改良柱体の平面
図。

【図５】図４の縦断面図。

【符号の説明】

２ 地盤改良装置 ８ 駆動装置 １２ 掘削軸 １４ 攪拌機 １８ 垂直孔 １９ 構造物 ２０ 削孔刃体 ２２及び２４ 攪拌翼 ３０ かき落とし部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置により回転させられる掘削軸
   と、該掘削軸の下端に装着され実質上同じ回転半径を有
   する二つの先端を含む削孔刃体と、該掘削軸の該削孔刃
   体より上方に取り付けられた攪拌翼とを備えた地盤改良
   装置の攪拌機において、 該削孔刃体の該先端の各々の近傍には弾性を有するかき
   落とし部材が離脱自在に装着され、該かき落とし部材の
   各々は対応する該先端から半径方向外方に実質上同じ長
   さだけ延出している、ことを特徴とする地盤改良装置の
   攪拌機。